高强度压力容器用钢生产工艺的研制

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高强度压力容器用钢生产工艺的研制

周福功，熊慎凯，肖瑢，马晓妹

(新余钢铁有限责任公司技术中心，江西新余338001)

摘要：采用Nb V复合微合金化、直接淬火回火工艺，工业性试制了类似07MnCrMoVR压力容器调质高强度用钢的XG62钢板，化学成分和力学性能完全符合GBl9189—2003标准要求，其工艺具有推广应用价值。

关键词：高强度压力容器用钢；直接淬火回火；综合性能

压力容器是发电、化工、石油化工等工业的重要组成部分，它主要以钢板、管子及配件制造。随压力容器用钢向参数化、轻量化的方向发展，对钢板综合性能要求越来越高，国内各钢厂也开始研发各种强度级别的高强度压力容器用钢。对于屈服强度ReL≥490 MPa级的压力容器钢板，国内外普遍采用传统的淬火回火进行生产，能否采用直接淬火回火方法生产此强度钢板，国内外鲜有报道[1]。新余钢铁公司打破了传统的生产工艺，根据客户协议要求，按GBl9189—2003标准、优化成分、生产出ReL≥490 MPa级、50 厚板类似07MnCrMoVR压力容器用调质高强度的XG62钢板，交货状态为直接淬火回火。

1 化学成分与工艺设计

1．1化学成分设计

GBl9189—2003标准规定的07MnCrMoVR化学成分与研制设计的XG62化学成分见表1。从表中看出，GBl9189—2003标准规定中没有铌元素，但其说明中强调：为改善钢的性能，可添加表中之外的其它微合金元素。故成分设计时选择了添加铌元素。Nb—V复合加入，其强度比各自独立加入要高，同时可使奥氏体晶粒进一步细化，使冷却后的铁素体晶粒度细小，有利于韧性的改善[2]。

1．2轧制和冷却工艺的设计

为使钢板厚度方向晶粒尺寸均匀，在控制轧制过程中应合理控制每道次压下量及轧制速度：一方面，在奥氏体再结晶区轧制时，应使形变在厚度方向充分渗透至中心部分，以充分进行奥氏体再结晶，达到晶粒尺寸均匀细化；另一方面，在奥氏体未再结晶区轧制时，应确保钢板厚度方向形变累计效果均匀。控冷采用上下集管层流水冷却，应冷却均匀。

新钢在工业性试验时，连铸坯厚度为250 mm，采用控轧控冷工艺，成品厚50 mm。主要工艺参数为：开轧温度小于1150℃，终轧温度小于860℃，轧后采用Acc大水量冷却，终冷温度约600℃。

1．3回火工艺的设计

回火温度设计为(650±10)℃，钢板经步进热处理炉均匀加热，出炉后自然冷却至常温。

2 力学性能与微观组织

2．1拉伸试验

在钢板头尾部按GBl9189—2003规定取样。工业试生产的20个批号XG62压力容器用钢力学性能统计值见表2和表3，其成品头尾的ReL值和Rm值较稳定，伸长率(A)、冷弯均可满足GBl9189—2003性能要求。且钢板头尾性能差异较小，说明钢板性能均匀性良好。

2．2微观组织

取试验轧批号钢板样进行微观组织检验。组织为铁素体贝氏体珠光体，板厚1／4、1／2处的晶粒度为11～12级，见图1。

3 结论

(1)熔炼成分ω(C)≤0．08％，ω(Mn)≤1．45％，ω(Si)≤0．30％，ω(Cr MO Ni)≤0．70％，ω(V Nb)≤0．08 %的250 mmXG62连铸坯，开轧温度小于1150℃，终轧温度小于860℃。轧后采用Acc水冷却，终冷温度600℃左右，热处理回火温度650℃，生产厚为50 mm的XG62钢板综合性能良好。组织为铁素体贝氏体珠光体，晶粒度较细且均匀。

(2)XG62成分在07MnCrMoVR的基础上得到进一步优化。其轧制产品直接淬火回火生产实践表明，该综合性能符合GBl9189—2003相应牌号性能要求，生产工艺可行。

(3)直接淬火的XG62、厚50 mm钢板回火后具有良好的强韧性匹配和回火性能。

(4)直接淬火回火的生产工艺成本较传统的调质(再加热回火)生产工艺成本低，操作简单便利，且有环保并节能意义，值得推广。

参考文献

[1] 张云燕．热处理工艺对690 MPa级高强度结构钢性能的影响[J]．钢铁研究，2007，10(5)：29．

[2]董成瑞．微合金非调质钢[M]．北京：冶金工业出版社，2000．

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